空气超声波检漏仪检测方法

提出空气超声波检漏仪的检测方法,采用替代法,通过对频率响应、最小检出能力和测量范围三个参数的检测,实现了对空气超声波检测仪性能的评判。实验结果表明,对于市场上常见的空气超声波检测仪,该检测方法可以有效地评判其性能。

铝管与泡沫层胶接结构脱黏缺陷的空气耦合超声检测

针对铝管与泡沫隔热层胶接结构脱黏缺陷的检测问题,开展了检测技术研究和脱黏缺陷类型分析。根据胶接结构的特点,制作了人工缺陷试样,使用空气耦合超声穿透法进行C扫描成像检测,并对扫描发现的异常区域进行微焦点CT检测分析,归纳了脱黏缺陷的类型及其成因。试验结果表明,空气耦合超声穿透法能有效检出材料中的脱黏缺陷,脱黏缺陷的成因包括型面不贴合引起胶层未填满和胶层内空气未完全排出产生了间隙层。

空气耦合超声检测复合材料研究综述

复合材料普遍具有高比强度、高比刚度、高模量、耐腐蚀等优异性能,广泛应用于飞机机翼、导弹外壳、航空发动机壳体等部位。制造和服役过程中各类缺陷影响复合材料的力学性能和服役性能,必须采用有效的方法准确检测和评估复合材料中各类缺陷。空气耦合式超声检测具有完全非接触、非侵入、无损伤和无需耦合剂的特点,能够很好地运用于复合材料的在线和在位检测。该文就近年来空气耦合超声检测技术的研究现状进行了系统综述,简明扼要地分析和介绍了当前空气耦合超声检测的研究热点及进展,重点介绍了1-3型压电复合材料换能器、信号处理技术、相控聚焦式空气耦合超声检测、超声在复合材料的传播特性及其与缺陷交互作用的研究现状,探讨了空气耦合超声无损检测技术与仪器的发展方向,总结了目前空气耦合超声检测的研究热点问题,最后展望了空气耦合超声检测的发展趋势和应用前景。

基于空气耦合超声的宣纸润墨性检测技术

宣纸在中国书画艺术历史中占据不可小觑的地位,润墨性是鉴别宣纸质量的重要指标,所以对其润墨性的检测至关重要。现有检测方法易对宣纸造成损坏且受人为主观因素影响较大,为解决现有检测技术的缺陷,该文提出使用空气耦合超声技术对宣纸的润墨性进行检测,针对不同润墨性的宣纸进行C扫描成像,通过彩色直方图分析成像结果中的颜色分布关系,对宣纸润墨性进行评价。当采用400 kHz空耦探头、200 mm/s扫描速度时,C扫描结果均能对不同宣纸的润墨性做出表征,该方法克服传统检测中主观因素的影响,能够在对宣纸无损的情况下实现润墨性检测。通过上述结果表明,该方法可为宣纸的无损检测提供一些理论和实践参考。

线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比,研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用。介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现,分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响,试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,构建空气耦合超声C扫描检测系统,对碳纤维增强复合材料板进行检测试验。研究结果表明:相对于常规脉冲激励方式,连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率,激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳;应用线性调频脉冲压缩方法后,空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高,检测效果得到了明显改善。

相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用

由于声波在空气介质中的衰减及气固界面巨大声阻抗差导致空气耦合超声透射信号信噪比差,大大影响检测结果的可靠性及缺陷定量精度。针对上述问题,基于雷达系统相位编码脉冲压缩技术的基本原理讨论匹配滤波器的设计及其在空气耦合超声检测中的实现,分析不同巴克码信号、带宽及载波周期数对脉冲压缩效果的影响,并以玻璃纤维复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)试样为对象,对比用单频正弦及相位编码脉冲压缩方法获得的透射超声信号信噪比及C扫描缺陷定量精度。试验结果表明选择换能器中心频率作为13位巴克码信号带宽时,脉冲压缩信号主瓣脉宽最小、幅值最大;相位编码脉冲压缩后超声信号信噪比较单频信号提高了12.4 dB,缺陷边缘更清晰且定量精度较单频信号提高了12%。说明在空气耦合超声检测中采用相位编码脉冲压缩技术能显著提高接收信号信噪比及缺陷定量精度。

空气耦合超声检测中脉冲压缩方法的参数选优

多种脉冲压缩方法已成为提高空气耦合超声检测信号信噪比(SNR)的有效手段,而实际使用中面临如何选取合适参数以获得更好压缩效果的问题.基于脉冲压缩技术的基本原理及其在超声检测中的实现,建立了具备超声信号脉冲压缩实时处理的空气耦合超声检测系统.使用窄带空气耦合超声换能器分别就线性调频、非线性调频及相位编码脉冲压缩方法的关键参数对压缩效果的影响开展了实验研究,获得了脉冲压缩参数选取准则.最后以模拟缺陷的蜂窝夹芯复合材料试样为对象,验证了参数选优后的脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用效果.

空气耦合超声检测中衰减因素的研究

分析了空气耦合超声检测中的主要衰减因素;采用时域有限差分法进行数值计算和仿真,研究了换能器脉冲声场特性及扩散衰减特性;通过测量试验获得了实际换能器脉冲声场的声压分布情况,并与理论计算结果进行了对比分析,获得了换能器的远场区距离衰减特性;根据气固界面透射原理,分析了超声波穿透试样的界面损失;通过实际检测试验分析了斜入射角度与透射系数之间的关系。研究结果为空气耦合超声检测方案的制定和参数选取提供了指导依据。

改进的非线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用

为解决空气耦合超声检测中信号微弱、信噪比低的问题,在应用线性调频脉冲压缩方法的基础上,研究非线性调频脉冲压缩方法及改进后的方法在空气耦合超声检测中应用。介绍非线性调频脉冲压缩方法的基本原理,针对超声检测中实际应用的特殊性,分析换能器频带特性对脉冲压缩效果的影响,试验研究改进的非线性脉冲压缩方法对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,通过空气耦合超声C扫描检测系统,对玻璃纤维复合材料试样进行成像检测试验。试验结果表明,改进的非线性调频脉冲压缩方法可有效提高脉冲压缩效果,有利于改善空气耦合超声检测的效果。

基于空气耦合超声对储油罐液位的检测

随着石油在国民生产生活中的广泛应用,对储油罐油品液位的无损检测技术要求越来越高。针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,探讨空气耦合超声检测技术对储油罐检测的可行性。利用数值计算和试验分析两种方法,使用空气耦合超声换能器激励出钢板中不同模态的兰姆波,对储油罐内不同介质中兰姆波传播进行模拟,分析不同参数对接收信号幅值以及储油罐内不同介质接收到泄漏兰姆波幅值大小的影响。结果表明,使用空气耦合超声泄漏兰姆波对几种不同介质的界面在10 mm范围内能够进行良好区分,其检测结果满足实际检测需求,可以利用泄漏兰姆波A0模式对储油罐液位进行检测。

相敏检波在空气耦合超声检测中的应用

空气耦合超声检测信噪比低、脉冲余振长,需要采用合适的信号处理技术增强接收信号的信噪比。根据空气耦合超声检测过程中影响接收信号的因素,提出先采用相敏检波技术对接收信号进行处理,获取相位信号,然后计算得到超声检测信息。介绍了超声检测中的超外差接收、相敏检波原理,并阐述了在超声检测应用中需注意的问题。根据分析研究结果,构建了相敏检波空气耦合超声检测系统,在常规超声检测系统的基础上进行了相应改造,实现了超声成像检测。碳纤维增强复合材料板的成像检测结果表明:相敏检波可以有效提高系统信噪比和检测效果。

空气耦合超声技术在航空航天复合材料无损检测中的应用

制备预埋人工缺陷的蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的内置专用信号处理单元的空气耦合超声无损检测系统进行试验,实现GFRP蒙皮Nomex蜂窝夹芯复合材料模拟脱粘缺陷检测、模压复合材料模拟内部分层缺陷检测以及C/SiC复合材料模拟内部分层缺陷检测。试验结果表明,空气耦合超声无损检测技术可应用于蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料以及陶瓷基复合材料构件的非接触无损检测,在航空航天工程领域应用前景广阔。

基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制

空气耦合超声波不需要液态耦合剂,可以实现真正的非接触式无损检测,已成为一种可靠的木材无损检测技术,但国内还没有相应的检测设备。介绍了空气耦合超声波及成像技术的原理,研制了一种用于木材无损检测的空气耦合超声波扫描成像系统。详细介绍了超声波发射接收系统、龙门式扫描机械臂及其控制系统、上位机软件等模块的设计方法。设计的系统可以实现单轴精度为0.01 mm的二维扫描,最大扫描区域为500 mm×300 mm。还可以针对样本木材的特性,方便地设定空气耦合超声波的频率、幅度、增益等参数。采用水杉Metasequoia glyptostroboides实木板、杉木Cunninghamia lanceolata指接板进行了实验,空气耦合超声波信号的幅度对木材裂缝、节子以及密度变化等较为敏感。该系统生成的扫描图像可以清晰地反映样本木材中裂缝、节子以及指接处的位置、形状和大小等信息。该系统可以应用于木材裂缝、节子等缺陷的无损检测,也可以用于木材在平面内的密度分布检测。

空气耦合超声金属/非金属粘结缺陷检测

为提高SRM粘结结构脱粘缺陷检测效率,实现大面积快速自动检测,基于漏兰姆波检测原理,提出使用空气耦合超声兰姆波检测技术,对钢/树脂/橡胶粘结结构进行检测研究。使用二维傅里叶变换识别粘结结构中兰姆波模态,从兰姆波波结构出发分析了不同模态兰姆波对于脱粘缺陷的敏感性;使用空气耦合检测系统对不同尺寸缺陷进行定量检测,最后使用概率损伤成像算法对缺陷进行成像。结果表明:兰姆波幅值随脱粘缺陷的尺寸增大而增大,不同兰姆波模态检测灵敏度不同,检测灵敏度高的模态其离面位移更大,使用800 kHz频率的S0模态检测灵敏度高于A0模态,兰姆波成像算法能够快速准确的对脱粘区域进行定位成像。空气耦合超声兰姆波技术能够快速有效地对SRM脱粘缺陷进行检测,提高了检测效率,为非接触超声的实际应用提供了有益探索。

基于空气耦合超声对泡沫材料探伤的应用研究

针对传统的超声穿透式异侧检测法受换能器布置方式的影响且需要较高灵敏度的检测装置,对于厚度较大试件的检测信号幅值较低。提出了一种基于穿透式同侧检测模式(v透射法)的非接触空气耦合超声波无损检测技术应用于泡沫材料的检测中。首先简要阐述了空气耦合超声波v透射法检测模式的基本原理,其次介绍了利用v透射法对泡沫材料进行非接触空气耦合超声声速测量以及对其内部缺陷的检测,成功检出了传统超声波检测方法难以检测的泡沫材料缺陷并成像;最后使用空耦超声同侧v透射法点采集方式将探头沿着两个互相正交的方向对损伤进行同步线性扫查,得到缺陷区域幅值曲线并使用6 dB法对其定量结果表明使用空耦超声同侧v透射法定量精度较高,误差在20%以下,满足实际的检测精度。

非接触空气耦合超声波钢板探伤的应用研究

主要探讨了一种基于兰姆波检测模式的空气耦合超声波无损检测技术。首先介绍了非接触空气耦合超声波检测的基础知识和几种检测方法;然后通过理论计算分析了超声波在空气中穿透钢板时透射率和频率与板厚乘积的关系、临界角与板厚的关系,并以钢板检测为例进行了理论与实验的比较,结果吻合非常好;最后对钢板损伤进行探伤试验,对损伤处成像,并用有限积分法进行了模拟检验,表明检测结果与有限元分析有良好的一致性。

CFRP复合材料层板冲击损伤的空气耦合超声无损检测

为了研究冲击能量对2mm厚CFRP层压板冲击损伤的影响规律，分别采用2、5、8J3种能量进行冲击试验，通过目视、空气耦合超声C扫描、金相显微镜等对CFRP层压板试样的冲击损伤进行观察检测。试验结果表明：冲击能量为2J时表面无目视可见的损伤，当能量增加至5J、8J时冲击面可见凹坑，背面可见沿0°方向的开裂。冲击能量在2～8J范围内，随着冲击能量的增加，层压板的损伤面积增大。低能量冲击会在层压板内部造成纤维断裂和分层损伤，在能量较低时损伤的投影形状近似呈圆形，在能量较高时近似呈菱形。

钢轨踏面的空气耦合超声检测方法

该文针对钢轨踏面浅表面裂纹提出非接触空气耦合超声类瑞利波的检测方法。首先利用半有限元法求解了CHN60型钢轨的振动模式,抽出了钢轨轨头踏面的振动模态结构和频散曲线,并搭建实验系统,根据Snell法则和声源在空气中的声场分布确定了检测参数,最后从理论和实验两方面着手对钢轨踏面浅表面裂纹的有无及裂纹大小进行了实验分析和数值计算,其结果非常吻合,证明了空气耦合超声导波检测方法的可行性和可靠性。

非接触空气耦合超声波的材料无损评价与检测

主要探讨了一种基于穿透式同侧检测模式(V透射法)的非接触空气耦合超声波无损检测技术。首先简要阐述了空气耦合超声波检测技术的基础知识及V透射法检测模式的基本原理,其次介绍了利用V透射法进行非接触空气耦合超声波声速测量以及内部缺陷检出的示例,成功检出了传统超声波检测方法难以检测的钢筋与混凝土界面缺陷并成像;然后通过改变超声波在空气中的入射角,在模拟树脂薄层材料和CFRP复合材料上激励板波,成功实现了平面损伤分布成像和深度方向的损伤分布成像;最后提出了空气耦合超声波检测时的注意事项。